东华大学“纤维电路”让编织机器人电子皮肤成为可能

http://www.texnet.com.cn/ 2026-10-13 15:48:48 来源:纺织网

  记者从东华大学获悉,中国科学院院士、东华大学教授朱美芳与研究员王刚等通过“微流控”编码纺丝,将电子器件及其连接关系融入连续纤维的内部结构,实现纤维成形与电路构筑同步进行,让纤维本身成为电路,这意味着编织机器人电子皮肤成为可能。相关成果近日发表于国际期刊《自然·电子学》。

  具身智能的发展需要电子系统适应机器人的复杂形态与运动变化,柔软可弯曲的纤维为此提供了新载体。然而,从单个纤维器件走向功能电路,必须同时解决材料排布、器件结构和电连接问题。研究团队通过精密流体设计,将电路布局转化为纺丝程序:在纤维横截面上调控导电、绝缘、发光或半导体材料的流体性质,形成稳定功能层;沿纤维长度方向调节纺丝液输入,使功能层按设计连续或间断,形成器件之间的电连接,从而将材料组合与流体输入程序“写入”纤维内部。

  基于该纺丝平台,团队构筑了彩色电致发光、模拟信号处理、数字逻辑运算和非接触空间感知等模块,并在单根纤维内实现可调滤波电路、反相器等电路功能,展示了按功能需求设计和制造纤维电路的能力。在应用验证中,研究人员将空间感知纤维布置在机械臂夹爪内侧,通过电场耦合变化计算目标位置并驱动机械臂自动跟踪;另一组实验则利用纤维组成的柔性交互界面,实现了手指对机械臂和无人机的非接触控制。

  朱美芳表示,这项工作的意义不只是分别做出几类功能纤维,而是建立了一套贯通功能材料空间组织、纤维器件构筑与电路互连的设计制造方法。在保留纤维柔顺性、可缝合性和可织造性的同时,微流控编码纺丝为不同电子功能提供了可组合的基础模块,为可穿戴计算、柔性人机交互、软体机器人和具身智能系统提供了新的技术路径。

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